第十一章 蛋白质代谢
?蛋白质的 水解
?氨基酸的 代谢( 分解与
合成 )
?蛋白质的 合成
第一节 概 述
水解
胞外酶
氨基酸 吸收入
作为 氮 源和能源进行代谢 。
蛋白质不做为储备物质。
外源蛋白质
一、蛋白质的消化与吸收
1、消化(酶水解)
2、相关的酶(动物体),
胃,
胃蛋白酶 —— 水解蛋白质为 月示 和胨。
小肠:
胰蛋白酶 (胰腺分泌) —— 水解蛋白质为月示和胨,
少量氨基酸。
胰凝乳蛋白酶 (胰腺分泌) —— 产物与胰蛋白酶相同。
肽酶
氨肽酶 (十二指肠分泌) —— 从 N-端水解,产物为氨
基酸。
羧肽酶 (胰脏分泌) —— 从 N-端水解,产物为氨基
酸。
二肽酶 (肠粘膜分泌) —— 使二肽水解为氨基酸。
? 细胞内能有选择的降解,过期蛋白,,而不影
响细胞的正常功能?
内源过期蛋白质
水解 氨基酸

泛肽识别 并在 溶酶体 中水解
? 泛肽
过期蛋
白质
泛肽 复合体
溶酶体
氨基酸
泛肽
被标记后
的 内源蛋
白质
50~500nm
各种
水解

双层膜
游离于细胞质中,过于微小难以观察
小分子单元
溶酶体
白细胞杀菌时被该细菌同样溶解
白细胞杀菌、细胞自
溶也与之有关
提问, 不同蛋白酶之间在 水解功能 上的区
别可能有什么?
NH3+—
NH3+—
COO-

COO-—
?外切 酶 —氨肽酶
随机 内切 酶特定氨基酸间专一性内切 酶
?外切 酶 —羧肽酶
最终产物 — 氨基酸
答,专一性不同。
N H 2 C H
R 1
C O N H C H
C H 2
C O N H C H
C H 2
C O N H C H C O
C H 2
C H 2
C H 2
C H 2 N H 2
N H C H C O
C H 2
C O O H
氨基肽酶 胃蛋白酶 胰凝乳
蛋白酶
胰蛋白酶
一些动物蛋白酶作用的专一性
2、吸收
? 在人和动物体内:
? 氨基酸 → 小肠粘膜细胞 → 微血管 → 血 →
门静脉 → 肝 → 组织 → 氨基酸代谢库。
? 吸收过程特点:
? 耗能的主动 运输过程,不同的氨基酸的
吸收 还需不同的载体 来协助完成。
二、蛋白质的营养价值
1、必需氨基酸 (机体本身不能合成)
对人体而言有八种( Lys,Trp,Val,Leu、
Ile,Thr,Met,Phe)
半必需,对婴儿( Arg,His)
非必需氨基酸,余下的 10种。
注,不同动物所需的必需氨基酸是不同的。
2、蛋白质营养价值:
由必需氨基酸的 种类、含量 及其 比例 决定,
与人体所需的越接近价值越高。
第二节 氨基酸的分解代谢
食物蛋白质
消化吸收
组织蛋白 合成酶、激素等功能性蛋白质
脱氨
鸟氨酸
循环









α-酮酸
氨基酸
CO2胺








三羧酸循环



Gln
Asn
分解
合成
R C
H
N H 2
C O O H脱氨酶
NH3
R C
H
N H 2
C O O H
α酮酸
O
一,氨基酸的脱氨基作用
? 脱氨酶 ——脱氢氧化酶
酶 —— L-氨基酸氧化酶,D-氨基酸氧化酶
CH
R
N H 3
C O O
+
- -
C NH
R
COO酶
2H+H+
亚氨基酸 不稳定
H2O+H+
水解加氧脱氢 NH4
+ -
C O
R
COO
α-酮
酸2
1.氧化脱氨
三羧酸循环
有毒!
L-谷氨酸脱氢酶
NAD++H2O
COO
(CH
2
)
2
OC
COO
NADH+H++NH4+
α -谷氨酸 α -酮戊二酸
C O O
(C H
2
)
2
CH N H
3
C O O
+
谷氨酸 氧化脱氨
若外环境 NH3大量进入细胞,或细胞内 NH3大量积累
? α酮戊二酸大量转化
? NADPH大量消耗
? 三羧酸循环中断,能量供
应受阻,某些敏感器官
(如神经、大脑)功能障
碍。
? 表现,语言障碍、视力模
糊、昏迷、死亡。
三羧酸
循环
丙酮酸
α酮戊二酸
氨中毒原理
L-谷氨酸脱氢酶
NAD++H2O
COO
(CH2)2
OC
COO
NADH+H++NH4+
α -谷氨酸 α -酮戊二酸
COO
(CH 2)2
CH NH 3
COO
+
2.转氨基作用
? 特点, a,可逆,受平衡影响
? b,氨基大多转给了 α-酮戊二酸 (产物 谷氨酸 )
转氨酶
CH
R1
NH3
COO
+
-
α-氨基酸
CH
R2
O
COO-
α-酮酸
CH
R2
NH3
COO
+
-
CH
R1
O
COO-
α-氨基酸α-酮酸
逆过程
交换
三羧酸
循环
丙酮酸
α酮戊二酸
提问,为什么都转给 α-酮戊二酸?
答案,来源有保证,谷氨酸可由氧化脱氨迅速降
解产生 α-酮戊二酸 。
谷氨酸 氧化脱氨
L-谷氨酸脱氢酶
NAD++H2O
COO
(CH
2
)
2
OC
COO
NADH+H++NH4+
α -谷氨酸 α -酮戊二酸
C O O
(C H
2
)
2
CH N H
3
C O O
+
氧化脱氨 转氨基
谷 — 某转氨酶
O( 酮酸 ) NH4+(A)
转氨基制 谷氨酸
? 提示:肝细胞中转氨酶活力比其他组织
高出许多,是血液的 100倍
? 抽血化验若转氨酶比正常水平偏高则有
可能 肝组织受损破裂,肝细胞的转氨酶
进入血液 。(结合乙肝抗原等指标进一
步确定是什么原因引起的)
查肝功为什么要抽血化验转氨酶指数呢?
转氨基 本质上 没有真正脱氨。
产物
反应物
3,联合脱氨 ———— 转氨 与 氧化脱氨 的联合
谷氨酸
L-谷氨酸脱氢酶
α-酮戊二酸
转氨酶
NH4+
α-氨基酸
NAD++H2Oα-酮酸
NH3 2H
由于两种酶活性强,分布广,动物体内大
部分氨基酸主要是 联合脱氨。
但骨骼肌、心肌、肝脏和脑组织由于 谷氨
酸脱氢酶含量少,活性低,故主要以 嘌呤
核苷酸脱氨基 为主。
NADH+H+
产物
-
N
N
N
N
R
NH C
H
C H
2
C O O
C O O
5 P`
-
腺苷酸琥珀酸
COO
CO
CH
2
COO
-
-
草酰乙酸
嘌呤核苷酸联合脱氨基
谷氨酸
α-酮戊二酸
转氨酶
α-氨基

α-
酮酸
NH3 NH
3
O
COOH
CHNH3
CH2
COO-
+天冬氨酸
N
N
N
N
R
O H
5 P`
次黄苷酸
H2O
NH3
H2O
NAD+
NADH+H+
N
N
N
N
R
N H
2
5 P`腺苷酸
COOCH
CH COO
延胡索酸
C O OC HOH
C O OC H 2苹果酸 HH
谷 -草 转
氨酶
H2O
反应物
4.谷氨酰胺和天冬酰胺的脱氨
? 脱氨
H2O
NH3
C O O
(C H
2
)
2
CH N H
3
C O O
+
(C H
2
)
2
CH N H
3
C O O
C O N H
2
+
谷氨酰胺 谷氨酸
天冬酰胺与之类似。
NH3何处去呢?
水解酶
(主要是肌肉 )
三,NH3的转运与排泄
各组织
细胞
脱氨 NH
3
谷氨酸
α-酮戊二酸



丙酮酸



谷氨酰胺

液 肝脏
脱氨,转
化为 排泄
形式提问,为什么以 谷氨酰胺、丙氨酸 转运氨呢?
答案,经济性高效(一举两得) 。
肌肉剧烈运动 丙酮酸 NH
3



糖异生 糖原
脱氨蛋白质分
解产能
水生生物直接扩散脱氨 ( NH3)
哺乳、两栖动物排尿素
各种生物根据安全、价廉的原则排氨。
直接排氨,毒性大,不消耗能量。转化为
排氨形式越复杂,越安全,但越耗能。
? 体内水循环迅速,NH
3浓度低,扩散
流失快,毒性小。
C O
NH 2
NH 2
?体内水循环较慢,
NH3浓度较高,需
要消耗能量使其转
化为较简单,低毒
的尿素形式。
尿素的形成 ——尿素循环
部位 —— 肝脏细胞 氨基酸 (外来的或自身的)α-酮戊二酸
(转氨作用)谷氨酸
谷氨酸
α酮戊二酸
NH4+ CO
2 2ADP+Pi+H+
2ATP
Pi鸟氨酸








Pi
瓜氨酸
转氨基 — 氨
精氨琥珀酸
ATP
AMP+PPi



酸 鸟氨酸
精氨酸
H2O
尿素
C O
NH 2
NH 2
消耗 4ATP能量
C O O
C HH
3
N
C H
2
C H
2
C H
2
N
H
C
N H
2
N H
2
+
+
-
+ OH
H
精氨酸 C O
NH 2
NH 2
C O O
C HH
3
N
H N
C H
2
C H
2
C H
2
-
+
+
H
2
鸟氨酸
尿素
但还需要较多数量的饮水来冲洗血液中的
尿素含量。
N
NN
N
O
O
O
-
-
-
鸟类、爬虫排尿酸 均来自转 氨
不溶于水,
毒性很小,
合成需要
更多的能
量 。
提问,为什么这类生物如此排氨?
水循环太慢,保留水分同时不中毒 得付出高能量代价 。
高等植物,以 谷氨酰胺或天冬酰胺形式 储
存氨,不排氨。
生酮氨基酸
(能转化为酮体)
四, α-酮酸的转化
? (1)合成氨基酸 (合成代谢占优势时)
? (2)进入三羧酸循环彻底氧化分解 !
? (3)转化为糖及脂肪
异柠檬酸
柠檬酸
延胡索酸
苹果酸
草酰乙酸
CoASH
三羧酸循环三羧酸循环
乙酰 CoA
α - 酮戊二酸
琥珀酰 C o A
乙酰乙酰 CoA
苯丙氨酸
酪氨酸
亮氨酸
赖氨酸
色氨酸
丙氨酸
苏氨酸
甘氨酸
丝氨酸
半胱氨酸
丙酮酸
精氨酸
组氨酸
谷氨酰胺
脯氨酸
谷氨酸
异亮氨酸
甲硫氨酸
缬氨酸
苯丙氨酸
酪氨酸
天冬酰胺
谷氨酰胺
除亮氨酸、赖
氨酸外的氨基
酸可由? 转化
为糖 — 生糖氨
基酸。
糖异生
碳骨架的氧化(肝脏中)
异柠檬酸
柠檬酸
延胡索酸
苹果酸
草酰乙酸
CoASH
三羧酸循环
乙酰 CoA
α-酮戊二酸
琥珀酰 CoA
乙酰乙酰 CoA
苯丙氨酸
酪氨酸
亮氨酸
赖氨酸
色氨酸
丙氨酸
苏氨酸
甘氨酸
丝氨酸
半胱氨酸
丙酮酸
精氨酸
组氨酸
谷氨酰胺
脯氨酸
谷氨酸
异亮氨酸
甲硫氨酸
缬氨酸
苯丙氨酸
酪氨酸
天冬酰胺
谷氨酰胺
三羧酸
循环 —
焚烧炉
必需 —— 分解不可逆,缺乏碳骨架供给。
故此类氨基酸需从食物中获取。
第三节 氨基酸的合成
由糖代谢中间产物转化而来。
蛋白质 氨基酸
非必需氨基酸
(10种 )

必需氨基酸
(10种 )
酮体
动物
CO2+H2
O
戊糖磷
酸途径
葡萄糖
葡糖 -6-磷酸
3磷酸 -甘油酸
丙酮酸
三羧酸循环
乙醛酸循环
核糖 -5-磷酸
酵解
组氨酸
丝氨酸
半胱氨酸
甘氨酸
亮氨酸
异亮氨酸
缬氨酸
丙氨酸
草酰乙酸
α-酮戊二酸
天冬氨酸
天冬酰胺
甲硫氨酸
苏氨酸
微生物和植物可以
合成所有类型氨基
酸。
谷氨酸
谷氨酰胺
赖氨酸
精氨酸
脯氨酸
色氨酸
苯丙氨酸
酪氨酸